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离轴光纤旋转连接器的研究

作　者: 王彦晓
导　师: 余有龙
学　校: 合肥工业大学
专　业: 测试计量技术及仪器
关键词: 离轴光纤旋转连接器插入损耗耦合信号占空比光纤光栅温度测量
分类号: TN253
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
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内容摘要

近年来，随着光纤技术的迅速发展，光纤旋转连接器已广泛应用于军事国防、工业控制、能源和医疗等领域。但当旋转部件轴心被占用时，一般的光纤旋转连接器均不适用。本文全面阐述了光纤旋转连接器的研究进展，在分析了各种光纤旋转连接器优缺点的基础上，提出了由两个准直器构成、能够离轴旋转连接的离轴光纤旋转连接器并对其进行研究。主要工作包括以下几个方面：1.利用高斯光束耦合理论得出离轴光纤旋转连接器在工作过程中插入损耗与两准直器间的轴向间距、轴向夹角、横向错位和转动时间的理论计算关系式。2.搭建离轴光纤旋转连接器插入损耗的静态与动态实验平台，实验验证离轴光纤旋转连接器工作过程中，插入损耗随影响因素的变化关系。并对转动过程中离轴光纤旋转连接器的耦合信号进行分析，得到提高其占空比的方法。3.利用可调F-P腔滤波技术实现了离轴光纤旋转连接器耦合信号的波长解调，并对解调信号进行峰值检测处理，从而直观地显示出待解调信息的变化过程。4.介绍了光纤光栅对温度、应变和压力的传感特性，并设计制作了小尺寸光纤光栅温度传感器。提出基于离轴光纤旋转连接器和光纤光栅温度传感器测量旋转部件上温度变化的新方法，并实验验证此测量方法的可行性。

全文目录

致谢  7-8
摘要  8-9
ABSTRACT  9-15
第一章绪论  15-27
  1.1 光纤旋转连接器及其应用状况  15-16
  1.2 光纤旋转连接器的分类和研究进展  16-21
    1.2.1 光纤旋转连接器的分类  16-17
    1.2.2 光纤旋转连接器的研究进展  17-21
  1.3 光纤光栅传感  21-22
    1.3.1 光纤光栅的结构和原理  21
    1.3.2 光纤光栅的传感特性分析  21-22
  1.4 论文研究的目的和意义  22-23
  1.5 论文研究的主要内容  23
  参考文献  23-27
第二章离轴光纤旋转连接器的工作原理和插入损耗分析  27-41
  2.1 离轴光纤旋转连接器的工作原理  27
  2.2 离轴光纤旋转连接器插入损耗的理论分析  27-34
    2.2.1 高斯光束及其基本性质  27-29
    2.2.2 单模光纤准直器输出的高斯光束特性  29-31
    2.2.3 离轴光纤旋转连接器插入损耗的理论分析  31-34
  2.3 离轴光纤旋转连接器插入损耗的静态分析  34-39
    2.3.1 插入损耗与轴向间距的理论与实验分析  35-37
    2.3.2 插入损耗与轴向夹角的理论与实验分析  37-38
    2.3.3 插入损耗与横向错位的理论与实验分析  38-39
  2.4 本章小结  39
  参考文献  39-41
第三章离轴光纤旋转连接器的耦合信号分析  41-57
  3.1 PIN 光电二极管  41-42
    3.1.1 PIN光电二极管的工作原理  41
    3.1.2 PIN光电二极管的主要特性  41-42
  3.2 离轴光纤旋转连接器插入损耗的动态分析  42-48
    3.2.1 离轴光纤旋转连接器插入损耗与转动时间的理论分析  42-43
    3.2.2 离轴光纤旋转连接器插入损耗的动态实验  43-48
  3.3 离轴光纤旋转连接器耦合信号的占空比分析及实验  48-56
    3.3.1 耦合信号占空比的理论分析  48-49
    3.3.2 耦合信号占空比与各影响因素的关系  49-56
  3.4 本章小结  56
  参考文献  56-57
第四章离轴光纤旋转连接器耦合信号的解调与处理技术  57-69
  4.1 F-P 可调滤波器  57-58
    4.1.1 F-P 可调滤波器的工作原理  57-58
    4.1.2 F-P 可调滤波器的主要参数  58
  4.2 耦合信号的解调技术  58-65
    4.2.1 耦合信号中波长的定位  60-61
    4.2.2 F-P 可调滤波器扫描频率的选取  61-63
    4.2.3 光纤光栅解调仪参数的设置  63-65
  4.3 离轴光纤旋转连接器耦合信号的处理技术  65-68
  4.4 本章小结  68
  参考文献  68-69
第五章离轴光纤旋转连接器应用于旋转部件测温  69-74
  5.1 旋转部件测温的工作原理及实验装置  69-70
  5.2 旋转部件上的温度测量  70-73
    5.2.1 FBG 温度传感器的封装  70-71
    5.2.2 FBG 温度传感器参数的标定  71-72
    5.2.3 旋转部件上的温度测量  72-73
  5.3 本章小结  73
  参考文献  73-74
第六章总结与展望  74-77
  6.1 总结  74
  6.2 展望  74-77
攻读硕士学位期间发表的论文  77-78
参考文献  78-82

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